【摘要】：隨著化石能源的過(guò)度消耗以及環(huán)境問(wèn)題,風(fēng)能越來(lái)越受到重視,各國(guó)都在努力開發(fā)本國(guó)的風(fēng)能資源。近幾年我國(guó)的風(fēng)能發(fā)電事業(yè)有了很大的發(fā)展,但我國(guó)關(guān)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究仍遠(yuǎn)落后于先進(jìn)國(guó)家,尤其是對(duì)葉片的研究。本文所研究的是一個(gè)應(yīng)用于垂直軸風(fēng)力機(jī)上的直葉片,采用理論分析和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,主要工作和成果如下： 1)回顧風(fēng)力發(fā)電的研究背景,介紹以往垂直軸風(fēng)力機(jī)的研究工作,并闡述了垂直軸風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論,給出了垂直軸風(fēng)力機(jī)的流管理論模型,分析了垂直軸風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。論文首次推導(dǎo)出了推動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩力的計(jì)算公式,據(jù)此導(dǎo)出了垂直軸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算公式。 2)考慮葉片的風(fēng)動(dòng)流場(chǎng)環(huán)境,采用流場(chǎng)分析軟件FLUENT,計(jì)算直葉片翼型的氣動(dòng)性能參數(shù),研究表明該翼型具有較好的空氣動(dòng)力學(xué)性能,翼型的升阻比較高；利用FLUENT軟件對(duì)葉片表面風(fēng)壓進(jìn)行計(jì)算。 3)使用MRF模型計(jì)算模擬三葉片垂直軸風(fēng)力機(jī),得到垂直軸風(fēng)力機(jī)周圍區(qū)域的流場(chǎng)情況,為進(jìn)一步研究實(shí)際風(fēng)致流場(chǎng)下的壓力場(chǎng)變化打下了基礎(chǔ)。 4)詳細(xì)闡述了從FLUENT中提取風(fēng)壓數(shù)據(jù)并通過(guò)EXCEL和MATLB轉(zhuǎn)換成適合輸入ANSYS中的方法,此方法可以為精確計(jì)算風(fēng)載的作用提供一些思路；在兩種工況下對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行了力學(xué)分析,研究表明葉片的連接點(diǎn)處受力最大,在葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需要對(duì)葉片連接點(diǎn)處重點(diǎn)加強(qiáng),對(duì)受力較小的位置如葉尖處可適當(dāng)減少材料。為了給動(dòng)力分析做準(zhǔn)備,本文對(duì)葉片進(jìn)行了模態(tài)分析。對(duì)風(fēng)載下葉片的疲勞壽命進(jìn)行了估算。 5)采用有限元法對(duì)塔架進(jìn)行工程上比較關(guān)注的模態(tài)分析和穩(wěn)定性分析。通過(guò)模態(tài)分析,可得塔架的各階固有頻率與葉片的各階固有頻率相差很大,不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象；通過(guò)穩(wěn)定性分析,得到了塔架的屈曲臨界彎矩,塔架失穩(wěn)傾向不大；并提出了一個(gè)適合工程應(yīng)用的穩(wěn)定性分析建議。 以上所做的工作,目的是希望尋找一種研究風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)特性的新方法,為以后的風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)和研究提供一種新途徑和參考；本文對(duì)葉片的研究所得出的結(jié)論,可供葉片設(shè)計(jì)時(shí)參考。
【圖文】：

水平軸風(fēng)力

二章垂直軸風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論風(fēng)力運(yùn)行狀態(tài)分析概念幾何參數(shù)限長(zhǎng)的等剖面直機(jī)翼的空氣動(dòng)力特性即為翼型的氣動(dòng)性能。由動(dòng)沿翼展沒(méi)有速度分量，流動(dòng)參數(shù)只在與展向垂直的平面內(nèi)流場(chǎng)，因而又稱為二維機(jī)翼。翼型的幾何形狀，即幾何特性，力特性。翼型的幾何參數(shù)包括中弧線、前緣、前緣半徑、后緣度、弦長(zhǎng)、厚度和彎度[20】(如圖2.1)。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK83

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 楊溢;譚宗柒;葉惠軍;周玉瓊;;垂直軸風(fēng)輪機(jī)葉片氣動(dòng)特性模擬與分析[J];三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

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本文編號(hào)：2632561